Хотя углеродное волокно в определенной степени можно отремонтировать и переработать, обычно его просто выбрасывают после повреждения. Однако, согласно недавнему исследованию, новый тип материала можно легко починить или использовать повторно, просто приложив тепло.
В настоящее время, большинство изделий из углеродного волокна производится из так называемых полимеров, армированных углеродным волокном (CFRP, carbon fiber reinforced polymers). В свою очередь, есть два их типа: реактопласты и термопласт.
Наиболее часто используемые реактопласты содержат эпоксидный полимер, который навсегда затвердевает после отверждения - это делает материал прочным, но его довольно сложно обрабатывать впоследствии. Напротив, термопласты используют более мягкий полимерный клей, который можно расплавить по мере необходимости. К сожалению, они не такие прочные или жесткие, как термореактивные CFRP.
Помня об этих ограничениях, команда Вашингтонского университета во главе с доцентом Анируддом Вашистом обратилась к новой группе материалов из углеродного волокна, называемых витримерами, армированными углеродным волокном (vCFRP, carbon fiber reinforced vitrimers) - они, как утверждается, сочетают в себе лучшие качества термореактивных материалов и термопластов.
Подобно термореактивным полимерам, из которых они происходят, витримерные пластмассы в vCFRP изначально образуют прочные химические связи, в результате чего получается прочный и жесткий материал. Однако, когда витримеры нагреваются - с использованием традиционных или радиочастотных источников тепла - эти связи разъединяются, позволяя любым трещинам или другим дефектам самовосстанавливаться. Как только витримеры остынут, связи реформируются, и материал восстанавливает свою прочность.
Таким образом, как сообщается, можно многократно восстанавливать поврежденные или деградированные vCFRP и в конечном итоге сломать их для вторичной переработки.
«Эти материалы могут преобразовать линейный жизненный цикл пластмасс в круговой, что было бы большим шагом на пути к эко-устойчивости», - говорит профессор Нихил Кораткар.
Статья об исследовании была недавно опубликована в журнале Carbon.
Источник: University of Washington
